燈光和綠地監控係統底層設計與實現
行業動態
作者：張潤久 吳迪
[摘要]：敘述了燈光和綠地監控係統底層的設計和實現過程。對露天環境下的係統適應性進行了探討，設計了燈光和綠地監控設備。該設備具備了檢測、控製、遠程數據傳輸的能力。
[關鍵詞]：燈光 綠地 監控 數據采集 遠程控製 GPRS
1前言
燈光和綠地監控在實際使用中由於站點多、麵積大、路程遠造成巡檢困難，不便於管理，對城市想象可能會帶來一定的負麵影響。解決燈光和綠地監控隨即成為了市容管理的一個難點問題。燈光監控中可以利用電力線本身的電源，燈光監控的內容相對較少，隻有燈狀態一個開關量。綠地監控一般沒有獨立的電源供給，監控內容大多為土壤和空氣的溫度、濕度等信息，在可能的情況下，還要控製相應的管路係統，開啟澆水控製。燈光和綠地監控都需要遠距離的數據傳輸，目前情況下，采用GPRS或者3G/4G無線通信網絡是最切實可行的方法。燈光和綠地監控都需要在戶外進行，都需要數據采集和控製設備具備一定的防風、防塵、防水、防潮、抗腐蝕能力。設計燈光綠地的監控係統硬件在上述基礎上，還需要考慮戶外環境下的溫度影響，並且還需要具備一定的堅固性，在采用強電的情況下要防止漏電，在地麵安裝的情況下還需要防止人為的外力破壞。以上的各種防護設計都將導致硬件成本的增加。因此，設計底層的硬件係統需要考慮的問題很多，必須綜合考慮，才能設計出實用並且可靠的硬件係統。
2總體設計
在對係統的總體設計中，堅持了適用、實用、可靠的原則，在滿足基本功能的前提下，盡可能降低成本。
無論是燈光還是綠地監控，電源係統都是首先要考慮的問題。燈光係統中，可以從電力線中取電，並且，采用電力線載波方式傳輸數據，可以省去通訊電纜的消耗。綠地監控中，采用了太陽能電池板和鋰電池結合的方法，初步估算，控製係統耗電峰值為5-10W的情況下，采用麵積不超過0.3平方米的太陽能電池板即可滿足要求。另外，盡可能采用低耗能的器件也是至關重要的，通訊模塊應具備休眠功能，不工作時都將處於休眠狀態用來降低係統整體耗電量。在管路控製方麵，采用了磁自鎖式繼電器和相應的電磁閥，除啟閉的過程以外，沒有多餘的電能消耗，防止了由於供電中斷導致的係統狀態不確定。
3結構設計
燈光監控係統按照功能分為采集和電源傳輸兩個個模塊。采集部分采用光敏電阻，單片機采集光照模擬量，根據閾值確定燈光開啟和關閉狀態。變壓器每組輸出電路中設計數據采集模塊，接收各點燈光信息，通過GPRS模塊發送到服務器。單片機供電采用隔離電源，電力線載波模塊與單片機通訊中采用光耦隔離，防止意外的電流衝擊和耦合。
綠地係統按照功能分為采集、控製、傳輸、電源四個模塊。綠地采集模塊包括對溫度、濕度、光照的采集；控製模塊包括電磁閥控製。兩個係統傳輸模塊均使用GPRS與服務器進行通訊；電源模塊給各模塊供電。單片機采用5V電源，具備一定的抗幹擾能力。綠地電源係統靜態消耗功率不大於1W。太陽能采集的電量輸入鋰電池，鋰電池輸出給電路板。控製電路與水源和土壤接近，在設計中充分考慮了防潮、防水、防腐蝕和漏電的問題。